(TIỂU LUẬN) TIỂU LUẬN môn học kỹ THUẬT PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH đề tài TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH số DVB c

Trong các tiêu chuẩn của DVB, truyền hình số DVB-C truyền hình cáp là Tiêu chuẩn để cung cấp dịch vụ video thông qua mạng cáp.Trong bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu về kiến trúc hệ thống củ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

“KỸ THUẬT PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH”

ĐỀ TÀI: TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ DVB-C

Nhóm thành viên: 04 Giảng viên: Nguyễn Thị Thu Hiên

SV thực hiện: Nguyễn Thị Thu Trang

Nguyễn Thị Thêu Phan Việt Hoàng Nhóm môn học: 02

Hà Nội, ngày 15 tháng 06 năm 2021

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

LỜI NÓI ĐẦU 4

Chương 1: Giới thiệu về DVB-C 5

1.1 Giới thiệu về truyền hình kỹ thuật số DVB 5

1.2 Truyền hình cáp 6

1.2.1 Tổng quan hệ thống truyền hình cáp số 6

1.2.2 Chuẩn truyền hình số DVB-C 7

Chương 2: Đặc điểm cơ bản của chuẩn truyền hình số DVB-C 8

2.1 Hệ thống DVB-C 8

2.2 Hệ thống cáp 9

2.3 Mã hoá kênh 11

2.3.1 Ngẫu nhiên hoá để định hình phổ 11

2.3.2 Mã hoá Reed – Solomon 12

2.3.3 Mã hoá đan xen 13

2.4 Phương thức điều chế DVB-C 14

KẾT LUẬN 16

Tài liệu tham khảo 17

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số DVB 4

Hình 1.2: Sơ đồ khối của một hệ thống truyền hình cáp số 5

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống DVB-C 7

Hình 2.2: Đặc tính của kênh cáp 9

Hình 2.3: Sơ đồ ngẫu nhiên hoá/ giải ngẫu nhiên 11

Hình 2.4: Sơ đồ khái niệm của bộ xen kẽ tích hợp và bộ ngắt xen kẽ 12 Hình 2.5: Biểu đồ chòm sao cho 16-QAM, 32-QAM, 64QAM, 128QAM và 256-QAM 14

LỜI NÓI ĐẦU

Digital Video Broadcasting (DVB) đang được áp dụng làm tiêu chuẩn cho truyền hình kỹ thuật số ở nhiều quốc gia Tiêu chuẩn DVB cung cấp nhiều lợi thế so với các tiêu chuẩn tương tự trước đó và đã cho phép truyền hình thực hiện một bước tiến lớn về công nghệ của nó Phát sóng video kỹ thuật số, DVB hiện là một trong những câu chuyện thành công của phát sóng hiện đại Nó cung cấp lợi thế về hiệu quả lớn hơn nhiều về việc sử dụng phổ và sử dụng năng lượng cũng như có thể ảnh hưởng đến nhiều cơ sở hơn đáng

kể, triển vọng của nhiều kênh hơn và khả năng làm việc cùng với các dịch vụ tương tự hiện có

Trong các tiêu chuẩn của DVB, truyền hình số DVB-C (truyền hình cáp) là Tiêu chuẩn để cung cấp dịch vụ video thông qua mạng cáp.Trong bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu

về kiến trúc hệ thống của DVB-C, hệ thống cáp và cách thức hoạt động, mã hoá kênh và phương thức điều chế DVB-C Bài tiểu luận này được trình bày theo 3 chương cụ thể như sau:

 Chương 1: Giới thiệu về DVB-C

 Chương 2: Đặc điểm cơ bản của chuẩn truyền hình số DVB-C

 Kết luận

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Học Viện CN Bưu Chính Viễn Thông đã đưa môn học Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn - Cô Nguyễn Thị Thu Hiên đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học của cô, em đã có thêm cho mình nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắc chắn sẽ là những kiến thức quý báu, là hành trang để

em có thể vững bước sau này

Do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn nhiều bỡ ngỡ, chúng em đã cố gắng hết sức nhưng chắc chắn bài tiểu luận khó có thể tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chỗ còn chưa chính xác, kính mong cô xem xét và góp ý để bài tiểu

luận của em được hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả những ý kiến đóng góp của cô để hoàn thiện bài tiểu luận này

Chương 1: Giới thiệu về DVB-C 1.1 Giới thiệu về truyền hình kỹ thuật số DVB

Phát sóng video kỹ thuật số (DVB) là một tiêu chuẩn cho truyền hình kỹ thuật số và video được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới Các tiêu chuẩn DVB khác nhau bao gồm truyền hình vệ tinh, cáp và mặt đất cũng như mã hóa video và âm thanh cho các định dạng tệp như MPEG Phát sóng video kỹ thuật số cũng có thể được gọi là truyền hình kỹ thuật số

Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số DVB DVB gồm một tập các tiêu chuẩn, trong đó cơ bản là:

 DVB-S: Hệ thống truyền hình số qua vệ tinh, sử dụng phương pháp điều chế QPSK

 DVB-C: Hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình số qua mạng cáp, sử dụng các kênh cáp có dung lượng từ 7- 8MHz và kiểu điều chế QAM: 64-QAM, 256-QAM DVB-C có mức tỷ số S/N cao và điều chế ký sinh thấp

 DVB-T: Hệ thống truyền hình mặt đất với các độ rộng kênh 8MHz, 7MHz hoặc 6MHz

1.2 Truyền hình cáp 1.2.1 Tổng quan hệ thống truyền hình cáp số

Truyền hình cáp số là truyền hình có chất lượng cao thỏa mãn được nhu cầu của người xem cũng như giúp cho các trung tâm truyền hình dễ dàng quản lý các thuê bao Cấu tạo của một hệ thống truyền hình cáp số cũng tương tự như hệ thống truyền hình cáp tương tự Tổng quát, một hệ thống truyền hình cáp số bao gồm các khối chức năng như: Thu tín hiệu số, mã hóa nén, ghép kênh, điều chế và sau đó sẽ được truyền đi đến thuê bao Tại thuê bao sẽ được lắp đặt một Set-top-box số để thu tín hiệu và giải mã

Hình 1.2: Sơ đồ khối của một hệ thống truyền hình cáp số

Mạng và hoạt động của hệ thống hiện nay đều dựa trên cơ sở của mạng HFC và được gọi là HFC số HFC là công nghệ cáp quang lai ghép, sử dụng cấu hình mạng dùng cáp quang và cáp đồng trục, được sử dụng để phân phối lại các dịch vụ băng rộng Các dịch

vụ băng rộng này bao gồm: điện thọai, đa phương tiện tương tác, truy cập Iternet tốc độ cao, VOD (Video-on demand –video theo yêu cầu) và học từ xa

Theo sơ đồ của hệ thống này thì tín hiệu được phát đi tại trung tâm và đi đến thuê bao

sẽ là tín hiệu số Tại trung tâm của hệ thống, tín hiệu sẽ được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau, Các tín hiệu được máy thu đưa qua khối nén và mã hóa, tại đây tín hiệu sẽ được chuyển đổi hoàn toàn thành tín hiệu số Tín hiệu này sẽ đưa qua ghép kênh và điều chế số, sau đó tín hiệu này sẽ được phát đi trên sợi cáp quang đến nút quang Từ nút quang tín hiệu điện được khuếch đại và đưa đến thuê bao Tại thuê bao của truyền hình cáp số có một hệ thống truy cập có điều kiện Tiến bộ của truyền hình cáp số là có thể kết nối giữa máy tính với máy thu hình qua hộp giải mã Set-top-box số và có khả năng truyền Internet

1.2.2 Chuẩn truyền hình số DVB-C

Chuẩn DVB-C được viết tắt bởi cụm từ Digital Video – Cable và nó là chuẩn chung

do tập đoàn tiêu chuẩn Châu Âu phát triển cho truyền hình kỹ thuật số thông qua hệ thống Cáp Hệ thống này truyền một MPEG-2 hoặc MPEG-4với dòng đưa ra là Audio/video số Tiêu chuẩn này lần đầu tiền được xuất bản bởi ETSI vào năm 1994, sau đó trở thành hệ thống truyền tải sử dụng rộng rãi nhất cho truyền hình Cáp kỹ thuật số ở châu Âu Nó được triển khai trên toàn thế giới trong các hệ thống khác nhau

DVB-C là hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình số qua mạng cáp, sử dụng các kênh cáp có dung lượng từ 6- 8MHz và kiểu điều chế QAM: 5 kiểu điều chế cho phép 16-QAM, 32-16-QAM, 64-16-QAM, 128-16-QAM, 256-QAM DVB-C có mức tỷ số S/N cao (>30dB)

và điều chế ký sinh thấp

Chương 2: Đặc điểm cơ bản của chuẩn truyền hình số DVB-C 2.1 Hệ thống DVB-C

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống DVB-C

Kỹ thuật phát của DVB-C gồm:

 Hệ thống ghép kênh: Các dòng Video, Audio và dòng dữ liệu sẽ được ghép kênh đưa vào một dòng chương trình mà thông qua các bộ Set Top Box (STB) cho phép truyền và nhận

 Kênh chuyển đổi cáp:

 Phân tán năng lượng MUX: MPEG-2 TS được biết đến như các gói dữ liệu sắp xếp trình tự có độ dài 188 byte Trong kỹ thuật được gọi là phân tán năng lượng

 Mã hóa ngoài: chế độ đầu tiền được đáp ứng là truyền tải dữ liệu sử dụng

mã khối không nhị phân, mã RS (188 hoặc 204 bity) cho phép up tối đa 8 byte lỗi cho mỗi gói 188 byte

 Đan xen ngoài: sự xen kẽ sử dụng việc sắp xếp lại dãy dữ liệu được truyền

 Chuyển đổi dữ liệu byte/m: Dữ liệu (byte) được mã hóa đưa vào bộ dữ liệu dưới dạng bit m (m = 4,5,6,7 hoặc 8)

 Mã hóa vi phân: 2 byte quan trọng nhất trong mỗi bộ dữ liệu được mã hóa dưới dạng tín hiệu

 Ánh xạ QAM: Các chuỗi bit được ánh xạ vào một chuỗi số băng cơ sở dưới dạng những ký tự phức tạp, đó là 5 kiểu điều chế cho phép 16-QAM, 32-QAM, 64-32-QAM, 128-32-QAM, 256-QAM

 Định hình băng cơ sở: Tín hiệu QAM với vai trò là bộ lọc định hình nõ sẽ loại bỏ những giao thoa tín hiệu ở nhánh đến

 DAC và Front-end: Tín hiệu số được truyền đi dưới dạng tín hiệu tương tự thông qua bộ chuyển đổi DAC và sau đó biến điệu thành tần số radio bởi RF Front-end

2.2 Hệ thống cáp

Hệ thống cáp là khối chức năng của thiết bị thực hiện việc điều chỉnh TV băng tần cơ

sở tín hiệu đến các đặc tính của kênh cáp

Hình 2.2: Đặc tính của kênh cáp

 Đầu cáp (Cable head-end):

 Tín hiệu đầu vào được biểu diễn dưới dạng một chuỗi các gói luồng vận chuyển MPEG tiêu chuẩn Mỗi gói tin bao gồm 288 byte

 Đầu tiên gói được xáo trộn để phân tán năng lượng và gói đồng bộ hóa được sửa đổi Sau đó, nó đi qua bộ mã hóa Reed-Solomon và 16 byte là được thêm vào để bảo vệ lỗi Chiều dài gói riêng lẻ trở thành 304 byte

 Các gói tin đã sửa đổi đi qua một bộ xen kẽ phức tạp với độ sâu I = 12, tiếp theo là một ánh xạ khối chuyển đổi các byte của gói tin thành các ký hiệu hai chiều QAM với các thành phần I và Q Sau đó, Để có được một chòm sao bất biến quay, thiết bị này phải áp dụng mã hóa vi sai của hai Bit quan trọng nhất (MSB) của mỗi ký hiệu

 Sau đó đưa qua bộ định hình băng gốc (Baseband shaping) đề thực hiện ánh

xạ từ m-bộ mã hóa vi sai sang tín hiệu I và Q và lọc cosin căn bậc hai của tín hiệu I và Q trước khi điều chế QAM Bộ điều chế QAM và giao diện vật

lý thực hiện điều chế QAM Tiếp theo là giao tiếp tín hiệu được điều chế QAM với kênh cáp tần số vô tuyến (RF)

 Bộ thu cáp:

 Máy thu thực hiện chuỗi hoạt động ngược lại Đầu tiên, tín hiệu băng tần cơ

sở RF là mức điều chỉnh, chuyển đổi xuống và giải điều chế Đối với giải điều chế, đồng bộ hóa sóng mang và thời gian được thực hiện Sau đó, tín hiệu đi qua bộ lọc phù hợp Trong hệ thống cáp, tần số kênh phản hồi không đồng nhất và có thể được mô tả như một bộ lọc tuyến tính Do đó, tín hiệu được giải điều chế, được biểu diễn dưới dạng một chuỗi các ký hiệu 2 chiều, được hiệu chỉnh bằng bộ cân bằng

 Hai bit quan trọng nhất của mỗi ký hiệu được giải mã trong một bộ giải mã

vi sai Sau đó, các ký hiệu từ tín hiệu được ánh xạ tới một chuỗi byte Sau

đó, chuỗi các byte đi qua bộ giải xen kẽ, tiếp theo là giải mã và sửa lỗi trong

bộ giải mã Reed-Solomon, và sau đó giải mã và cuối cùng các byte đồng bộ hóa được sửa đổi Đầu ra là MPEG tiêu chuẩn luồng vận chuyển

2.3 Mã hoá kênh

Để đạt được mức độ bảo vệ lỗi thích hợp cần thiết cho việc truyền dữ liệu kỹ thuật số cáp, FEC dựa trên mã hóa Reed-Solomon sẽ được sử dụng, không có mã hóa chập nào được áp dụng cho truyền cáp Bảo vệ chống lại lỗi phải bằng cách sử dụng xen kẽ byte

2.3.1 Ngẫu nhiên hoá để định hình phổ

Luồng đầu vào hệ thống phải được tổ chức thành các gói có độ dài cố tuân theo quá trình truyền tải bộ ghép kênh MPEG-2 Tổng chiều dài gói của gói MUX truyền tải MPEG-2 là 188 byte gồm 1 byte từ đồng bộ Thứ tự xử lý ở phía truyền sẽ luôn bắt đầu từ MSB (tức là 0) của byte từ đồng bộ (01000111) Dữ liệu ở đầu ra của ghép kênh vận chuyển MPEG-2 sẽ được ngẫu nhiên hóa như hình 2.3

Việc chuỗi "100101010000000" vào thanh ghi PRBS, sẽ được bắt đầu tại mỗi tám gói vận chuyển Để khởi tạo cho trình giải mã, byte đồng bộ MPEG-2 củaói truyền tải đầu tiên trong một nhóm tám gói sẽ được đảo ngược chiều dọc bit từ 47 HEX sang B8 HEX

Hình 2.3: Sơ đồ ngẫu nhiên hoá/ giải ngẫu nhiên

Bit đầu tiên ở đầu ra của bộ tạo PRBS sẽ được áp dụng cho bit đầu tiên của byte đầu tiên sau byte đồng bộ MPEG-2 được đảo ngược (tức là 8HEX) Để hỗ trợ các chức năng đồng bộ hóa khác, trong quá trình đồng bộ hóa các byte MPEG-2 của 7 gói truyền tải tiếp theo, quá trình tạo PRBS tiếp tục, nhưng đầu ra của nó sẽ bị vô hiệu hóa, khiến các byte này không được sắp xếp Do đó, khoảng thời gian của chuỗi PRBS sẽ là 1503 byte

Quá trình ngẫu nhiên hóa cũng sẽ hoạt động khi luồng bit đầu vào của bộ điều chế không tồn tại hoặc khi nó không tuân thủ định dạng luồng truyền tải MPEG-2 (tức là 1 byte đồng bộ + 187 byte gói) Điều này là để tránh phát ra sóng mang không được điều chế từ bộ điều chế

2.3.2 Mã hoá Reed – Solomon

Sau quá trình ngẫu nhiên hóa phân tán năng lượng, mã hóa Reed-Solomon rút gọn có

hệ thống sẽ được thực hiện trên mỗi gói truyền tải MPEG-2 ngẫu nhiên, với T = 8 Điều này có nghĩa là 8 byte sai trên mỗi gói truyền tải có thể được sửa chữa Quá trình này

Đa thức tạo mã:

g(x )=(x +λ0

)(x +λ1

)(x +λ2

)…(x+ λ15

), trong đó λ=02 HEX

Đa thức của Field Generator:

p(x )=x8

+x4

+x3

+x2 +1

Mã Reed-Solomon rút gọn sẽ được thực hiện bằng cách thêm 51 byte, tất cả được đặt thành 0, trước các byte thông tin ở đầu vào của bộ mã hóa (255,239); sau khi thủ tục mã hóa các byte này bị loại bỏ

2.3.3 Mã hoá đan xen

Mã hóa đan xen với độ sâu I=12 được áo dụng để bảo vệ lỗi gói tin, tạo khung xen

kẽ Khung xen kẽ sẽ bao gồm các gói được bảo vệ chống lỗi chồng chéo và sẽ được phân định bằng MPEG-2 byte đồng bộ (bảo toàn tính chu kỳ của 204 byte) Bộ xen kẽ có thể bao gồm I = 12 nhánh, được kết nối theo chu kỳ với luồng byte đầu vào bằng công tắc đầu vào Mỗi nhánh phải là một thanh ghi dịch chuyển Đầu vào Đầu tiên (FIFO), với các

ô độ sâu (Mj) (trong đó M = 17 = N / I, N = 204 = độ dài khung được bảo vệ lỗi, I = 12 =

độ sâu xen kẽ, j = chỉ số nhánh) Các ô của FIFO sẽ chứa 1 byte, và các công tắc đầu vào

và đầu ra sẽ được đồng bộ hóa Đối với mục đích đồng bộ hóa, các byte đồng bộ hóa và các byte đồng bộ hóa đảo ngược sẽ luôn được chuyển vào nhánh "0" của đan xen (tương ứng với trễ null)

Hình 2.4: Sơ đồ khái niệm của bộ xen kẽ tích hợp và bộ ngắt xen kẽ.

2.4 Phương thức điều chế DVB-C

Điều chế (QAM) với 16, 32, 64, 128 hoặc 256 điểm trong biểu đồ chòm sao Biểu đồ chòm sao Hệ thống cho 16-QAM, 32-QAM và 64-QAM được cho trong hình 7 Chòm sao Hệ thống biểu đồ cho 128-QAM và 256-QAM được cho trong hình 8 Các biểu đồ chòm sao này đại diện cho tín hiệu truyền trong hệ thống cáp Như thể hiện trong hình 7, các điểm chòm sao trong Góc phần tư 1 sẽ được chuyển đổi thành Góc phần tư 2, 3 và 4 bằng cách thay đổi bit điều chế (tức là I và Q) và bằng cách xoay bit theo pha quy tắc

Bảng 2.1: Chuyển đổi các điểm của chòm sao thuộc góc phần tư 1 sang các góc phần tư

khác của chòm sao

Hình 2.5: Biểu đồ chòm sao cho 16-QAM, 32-QAM, 64QAM, 128QAM và 256-QAM.

Trước khi điều chế, các tín hiệu I và Q sẽ được lọc cosin căn bậc hai Hệ số roll-off là 0,15

Bộ lọc cosine nâng lên căn bậc hai phải có hàm lý thuyết được xác định bằng biểu thức sau:

H(f)={ 1,|f|<f N(1−α)

1

2+

1

2sin

π

2 f N[f N−|f|

α ]12

, f N(1−α)≤|f|≤ f N(1+α)

0 ,|f|>f N(1+α)

Khi mà f N= 1

2T s=

R s

2 là tần số Nyquist và hệ số roll-off α=0.15

KẾT LUẬN

Với sự phát triển của Internet, ngành công nghiệp công nghệ mới phát triển, cung cấp cho người xem lựa chọn các chương trình một phần cũng là truyền hình cáp kỹ thuật số DVB-C là Hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình số qua mạng cáp, sử dụng các kênh cáp có dung lượng từ 7- 8MHz và kiểu điều chế QAM: 64-QAM, 256-QAM Hệ thống

này truyền một MPEG-2 hoặc MPEG-4với dòng đưa ra là Audio/video số Tiểu luận đưa

ra kiến thức về sơ đồ hệ thống DVB-C và cáp cùng với một số ưu/ nhược điểm của tiêu chuẩn DVB-C sau đây:

 Ưu điểm:

 Chất lượng của hình ảnh rõ ràng và sắc nét cao trên màn hình Hình ảnh analog chắc chắn đi kèm với một số lượng lớn nhiễu - nhiễu, gợn sóng, vv còn truyền hình cáp không bị nhiễu Một kênh vật lý có thể chứa 4-8 chương trình

 Tăng nội dung, khả năng lựa chọn các đường truyền cần thiết

 Phát sóng kỹ thuật số, dễ dàng sử dụng và kết nối

 Mã hóa các kênh để giới hạn số lượng người nhận, từ đó dễ dàng tổ chức các